JPH10201763A - 生体における骨の状態を評価する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非侵襲的にＸ線に露呈することなく安価に生
体における骨の状態を評価する装置を提供する。 【解決する手段】 体部６０を位置決めしそしてゲル状
物質により促進されて変換器４０、４２を体部に音響的
接触をもたらすように閉ざす手段と、超音波エネルギを
体部へ送信しそして通過した超音波エネルギの一部を受
信し、そして送信と受信を複数回繰り返して受信信号を
生成する手段５２、５８と、受信信号を処理して前記骨
の特性に関する計算信号を生成する手段６６と、集団の
ためのデータに対して計算信号を試験し、集団と計算信
号との間の関係を決定する手段６６と、集団用のデータ
に対する計算信号の試験の一部に基づいて集団に関係す
る骨の状態を表示する手段６４と、を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般に、骨の状態を
定めるための診察方法に関する。より詳しくは、本発明
は、ヒト及び動物の或る骨の状態を非侵襲的に生体内に
おいて定める方法を開示する。この情報は例えば骨粗鬆
症（異常に低い骨密度）又は骨化石症（異常に高い骨密
度）のような骨の状態の変化に関係した支障を主体がも
つか否かを定めるために使用しうる。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、骨の疾病及
び他の骨の状態を検査することに関する。本発明は、特
定的に、ヒトの評価及び診察に予定されているが、例示
的な実施例の明瞭な変更によって、動物の骨の評価にも
使用しうる。主な目的は、骨粗鬆症の存在の診察であ
る。しかし腎不全及び骨の劣化による歯周炎の後の骨の
状態の変化を含む他の状態も、この方法を用いて検出し
うる。本発明は骨折の検出と、骨折の治ゆの定量的な評
価にとっても有用である。

【０００３】ヒトの骨格は、筒状骨（長くかたい骨）
と、海綿状骨とから成っており、その各々は、特定の比
率の皮質骨（コンパクトな骨）と梁骨（連結ストラン
ド）とから成っている。主に皮質（cortex）から成る筒
状骨は、四肢を形成する中毒性骨格を支配し、主に梁骨
から成る海綿状骨は、脊柱及び骨盤の軸骨格を支配す
る。

【０００４】皮質骨においても、梁骨においても、コラ
ーゲンのフイブリルが全体に延在している。両者の差異
は、実際には、程度の差異であり、コラーゲンのフイブ
リルの網状組織が取る形状に依存する。フイブリルは、
一般に、網状組織がロッドの網状組織であるように分離
されていてもよい。フイブリルはまたより密に広げられ
ることによって、ロッドによって結合されたプレートの
網状組織の外観を呈してもよい。どちらの場合にも、骨
の或る容積は、鉱物化コラーゲンフイブリルから成り、
或る容積は、「骨髄」と呼ばれる流体から成る。

【０００５】或る特別の骨が梁形成を取るか又は皮質形
成を取るかは、骨の果す機能に大きく依存する。骨の形
成される仕方は十分明らかではないが、骨のゆ着の過程
は、骨が経験する応力に或る意味で応答する。従って、
比較的高い応力を経験する骨の領域、例えば足の腰骨の
骨幹は、皮質骨に向う傾向を示す。低い応力を経験する
骨の領域はより梁骨に向う傾向を示す。梁骨の大部分の
個所において、梁物質は、皮質骨の比較的薄い層で囲ま
れている。膝蓋骨は、多くは梁骨であり、皮質下層は、
前面（anterior surface）の直下にある。

【０００６】本発明の主な目標である骨粗鬆症は、一般
に年を取るにつれて人を悩ます原因不明の疾病である。
骨粗鬆症は、男性よりも女性に多発し、女性について
は、月経閉止の後に多発する。白人の女性は、他の人種
の女性よりもこの疾病にかかり易い。骨粗鬆症は、骨細
織物質の絶対的な減少によって現出される。しかし残り
の骨は正常である。骨粗鬆症にかかった人は、皮質骨よ
りも骨梁ないし梁骨をより高い比率で失なう。骨粗鬆症
の普通の症状は、せむしであり、これは脊髄の圧迫骨
折、首の骨折、上大たい骨及びラジアス（radius）の末
梢端（肱骨）の骨折によって生ずる。

【０００７】骨粗鬆症は、その初期においては物理的変
形が明らかでないため、特に油断のならない状態であ
る。骨粗鬆症は徐々に進行するので、早い時期の診断と
適正な治療とは重大な症状を改善する。更に、骨が形成
されるモードのため、患者の比較的若い時期の増大した
運動の習慣とそれに組合された適切なダイエットとは、
この状態の効果を最小にするとも考えられている。婦人
の場合、月経閉止前にこれらのプログラムを開始するこ
とが適切である。骨粗鬆症の診断と治療とは、各々の患
者が異なった「正常な」骨密度をもっという事実によっ
て複雑化する。そのため、個々の患者の骨の或る特性
（即ち、密度又は弾性）の変化の履歴を作成し、少くと
も部分的にこの履歴の変化に基づいて診断することが有
用である。

【０００８】本発明の別の目標である歯周炎は、上あご
骨と下あご骨の損失と、それに伴なう歯のゆるみとをひ
き起こす。従来は、あごの骨の欠損はＸ線検査によって
いたが、Ｘ線検査は、相当な骨の欠損が既に起こった後
にした歯周炎の存在を示すことができない。

【０００９】そのため、骨の状態の変化（骨物質の欠損
及びこれに附随する骨の密度及び弾性の減少を含むが、
これのみには限定されない）を検出する手段を用意する
ことが望ましい。最適には、この手段は、非侵襲性、正
確、高感度で、使用し易く、入手が容易であるものとす
る。これは一般には、従来の技術では実現できない。

【００１０】骨粗鬆症の早期の診断のために、いくつか
の方法が提案されている。これらの方法には、全身体力
ルシウム中性子活性化分析（ＴＢＣ）、肱及びオスカル
クス（oscalcus）の単一光子吸収測定、（脊柱及び大た
い骨の首部の）複式光子吸収測定、コンピューター支援
断層撮影（ＣＡＴスキャンニング）並びに超音波分析法
が含まれる。

【００１１】ＴＢＣ法は、要約すると、次の通りであ
る。ＴＢＣには、約１４MeV のエネルギーの高速中性子
源を必要としている。中性子ビームは、被検体に向けら
れる。或る原子の核は、入射中性子ビームのエネルギー
に依存して、中性子を補そくし、励起される。励起され
た同位体は、直ちに（10〜12秒のオーダー）か又は活性
化生成物に特有の減衰期間の後に、１以上のγ線を放出
することによって、安定な状態に戻る。放出されたγ線
のエネルギーは、ターゲットの元素を特徴付ける。カル
シウムは、3.1MeVのエネルギーにおいてγ線を放出す
る。γ線の強度即ち単位容積当りのカウントレートは、
存在している問題の元素の量を指示する。ＴＢＣの欠点
は、全人体力ルシウムのみを好都合に測定するので、骨
粗鬆症の初期に存在しうる骨物質中の局在化された変化
が識別できないことにある。またＴＢＣ装置は、原子
炉、サイクロトロン又は放射性物質のような中性子源を
必要とする。また、大形の複雑な機会が必要なため、比
較的高価となり、数も少ない。そのため多くの患者にと
って利用可能ではない。またこの方法は、期待されるよ
うに、比較的高価である。また 0.3〜0.5 レムの比較的
高い放射線量が必要となり、反復検査ができない。

【００１２】光子吸収測定は、エネルギーの異なった光
子の物質による吸収に依存する技術である。単一光子吸
収測定においては、単一エネルギー源が、単色の光子の
ビームを放出する。伝送される光子の強度は、光子の走
路上の物質について指数関数的に減衰する。走行距離が
わかると、介在する物質の密度を定めることができる。
単一エネルギー光子の問題は、骨を囲む軟組織のような
多重減衰層の効果を解消しえないことである。

【００１３】そのため、複式光子吸収測定法が用いられ
る。この方法によれば、２つの別々のエネルギー例えば
¹⁵³Ｇｄ又は２つの別々のエネルギー源例えば¹²⁵Ｉ及び
²⁴¹Ａｍが用いられる。各々２つの未知について２つの
式が結果し、これらが、２つの物質の密度に減衰されな
い光子の強度と減衰された光子の強度とを関連付ける。
２つの式を解いて２つの密度を定めることができる。Ｔ
ＢＣの場合と同様に、装置のコストが高く、数も少な
い。また軟組織は、皮膚の別々の成分である脂質と筋肉
とから成っているので、「肥満／やせ」調整因子を使用
しなければならない。

【００１４】骨の密度は、ＣＡＴスキャンを用いること
によっても定めることができる。ＣＡＴスキャナーは、
Ｘ線伝送の多重の入射から像を計算する装置である。患
者は、全周の回りにＸ線感知レシーバを有する中空シリ
ンダ中におかれる。Ｘ線源は、患者の回りに回転し、患
者を通って個別のＸ線ビームを送出し、このビームは、
シリンダの直径の反対側のレシーバによって受信され
る。この伝送はシリンダの全周について反復される。受
信センサが受けるX線の強度は、患者の身体を通る経路
の全密度に関係している。送信器が患者の周囲を移動す
る間にこれらの多数の読みが取られる。複雑なコンピュ
ーターによる分析によって、各々のレシーバが受けた読
みが照合され、多くの伝送されるビームによって限定さ
れる平面と平行に取られた患者の身体の薄いスライスの
密度マップが作成される。

【００１５】ＣＡＴスキャンの出力は密度マップであ
る。身体領域を通るＣＡＴスキャンは、骨の密度に関係
した情報を供与する。ＣＡＴスキャンの実証された利点
は、高再現性‐高信頼性の装置であり、他の関係した分
野において十分に試験されていることである。またそれ
は、梁骨と皮質の密度を別々に量化する。そのため、海
綿骨の正確な密度を、周囲のコンパクトな皮質骨の存在
による平均化効果なしに定めることができる。

【００１６】ＣＡＴスキャン技法の欠点は、装置がコス
ト高で、多くのコミュニブィにおいては入手可能ではな
いことにある。また、可搬型でなく、或る患者にとって
は創傷性と考えられている。ＣＡＴスキャンの実施は、
放射線学上の有資格の医師又は放射線学者と協同する技
師によらねばならないため、更にコスト高となる。また
ＣＡＴスキャンにおいては患者がＸ線に露呈されるが、
これは、或る医師及び患者にとっては望ましくないと考
えられている。ここで「患者」とは、ヒト及び動物の被
検体を意味する。

【００１７】ヒト及び他の動物の骨を生体において非侵
襲的に分析するために、超音波の使用による測定も行な
われている。しかしこの測定は、多くの骨を囲む軟組織
の存在によって複雑になる。皮膚を通って投入された超
音波信号の速度は、骨を囲む軟組織の通過によっても、
問題の骨の通過によっても影響される。軟組織の効果を
最小とすることも可能であるが、そのための従来の試み
は、相当複雑なエコー分析及び注意深い測定の要求によ
って妨げられている。例えば米国特許第４，３６１，１
５４号「生体内で骨の強度を定める方法」を参照された
い。

【００１８】従って、本発明のいくつかの目的は、
（１）非侵襲的な生体内技法によって骨の状態を評定
し、（２）実質的なＸ線量に患者を露呈させることなく
骨の状態を評価し、（３）患者の骨の状態を経済的に迅
速に評価し、（４）数年間に亘って何回も経済的に安全
に実行することの可能な骨の状態の評価方法を提供し、
（５)高価な機器を必要とせずに、特に注意深い測定又
は複雑な分析なしに技師によって実行可能な骨の状態の
評価方法を提供することにある。ここに使用されている
限り、膝蓋骨とは、膝の前方部分を形成する厚い扁平な
３角形の骨であり、「ニーキャップ」（膝蓋骨）は、膝
蓋骨と周囲の軟組織であり、脛骨は足の下部の前部骨で
あり、「すね」は脛骨及び周囲の軟組織である。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、骨の状
態は、骨の一部分を通って超音波信号を送出し、受信さ
れる信号を分析することによって定められる。超音波信
号は識別可能な波形又は周波数の少くとも２つの成分を
好ましくは含んでいる。これらの成分はパルス又は連続
波のフォーマット又はその或る組合せである。以下で
は、特に明記されない限り、「パルス」という用語は、
有限の持続時間の信号と連続波信号との両方を意味す
る。狭帯域信号が使用される限り、これらは、同時に
（例えば複合波形の一部として）又は異なる時間に伝送
することができる。別の方法として、広帯域信号を用い
てもよい。これは広い周波数帯域例えば約１００kHzか
ら約３ＭＨｚのエネルギーを含む信号でもよい。２つ
（又は以上）の成分の伝播の差は、骨の状態についての
情報を含んでいる。

【００２０】本発明は、媒体を通る超音波信号の伝送速
度が媒体の密度及び弾性に関係しているという原理に基
づいて作用すると考えられる。本発明はまた減衰が周波
数依存性であることの知見に依存している。皮質骨から
梁骨までの骨の可変の性質のため、超音波信号の速度と
媒体の密度及び／又は弾性との間の関係を正確に表現す
ることはできない。しかし、大部分が皮質である骨と大
部分が梁骨である骨について行なった実験の結果とよく
相関される皮質骨と梁骨とについてのモデルが提案され
ている。即ち超音波伝播の相対速度は、骨の破損し易さ
の指示として使用することができる。パルスの送受信の
ために１対の変換器が使用される。これらの変換器は、
超音波パルス発生器と信号受信処理システムとに接続さ
れる。これらの変換器は、骨の近くの２つの異なった個
所に配されることにより、超音波信号が骨及び軟組織中
に送出されてこれを通過し、受信変換器によってさえぎ
られるように配置される。

【００２１】測定しようとする骨は、好ましくは、最小
の軟組織で囲まれ、その表面は、好ましくは、向い合う
部分を備えているので、音のエネルギーは、実質的に平
行に配された送受信変換器の表面によって、これらの部
分に入出することができる。従って、超音波信号の第１
到来部分の音の経路は、送信変換器の表面において開始
し、骨を覆う軟組織を通り、骨を通り、次に、受信変換
器から骨を隔てる軟組織を通り、最終的に、受信変換器
に到達する（超音波信号の或る部分は、音響的により長
い別の経路上を伝播し、従って、より遅い時期に到達す
るであろう。） いろいろの骨部位を試験の目的に使用してよいが、
（ａ）膝蓋骨を囲む軟組織層を通る距離が骨を通る距離
よりも著しく短かく、また（ｂ）膝蓋骨及び軟組織層を
通る伝播経路とほぼ平行でしかもこれとほぼ等距離の膝
蓋骨の上方の軟組織を通る音響伝播経路があるため、ニ
ーキャップが有利な個所であることが見出された。その
他の有用な部位の例は、脛骨、上あご骨及び下あご骨が
ある。これらの２つの後者の骨の検査は、歯周炎の発見
の道を開くであろう。

【００２２】本発明の第１実施形態によれば、受信信号
は、ノイズを濾過するように処理されることにより、超
音波伝播遅れの持続時間をより正確に定めることを可能
とする。変換器の送信面と受信面との距離は、カリパス
によって測定され、骨を通る速度が計算される。この速
度の計算に際して、骨を覆う軟組織の有限な厚みによっ
て導入される誤差について測定伝播遅延を最初に修正す
ることが望ましい。

【００２３】骨及び軟組織を通って測定された速度、又
は、軟組織について修正された速度は、種々のデータと
比較しうる。第１に、試験中の患者の時間履歴を作成
し、骨の密度及び／又は弾性の変化を表わす速度の変化
をチェックすることができる。この形式の比較は、疾病
の経過又は患者のリハビリをチャートする。また、全て
の関係ある年令の健康な個人及び疾病をもった個人を含
めた公衆の広範な断面について、骨の密度、弾性及び／
又は速度を含むデータベースを作成することができる。
選定された閾値基準に基づいて、このデータベースの情
報に、患者の骨の密度、弾性及び／又は速度の測定値を
比較し、患者の骨が健康か否かを臨床的に有用な信頼性
レベルで予測し、又は、患者が骨の疾病をもっている可
能性を評価することができる。

【００２４】本発明の第２実施形態によれば、送受信変
換器の間の距離の測定は必要ではない。送出変換器によ
って送出される超音波信号は約１００ＫＨｚから約３Ｍ
Ｈｚまでの帯域内の、少くとも２つの別々の周波数成分
をもっている。悪者の軟組織と骨とを通って伝播された
後、この信号の低周波成分が最初に受信変換器に到達
し、遅く到達する高周波成分が後続する。これら２つの
成分の到来時間の比が骨の状態の好い予測子であること
が見出されている。受信された低周波（即ち１ＭＨｚ以
下）の成分の出力スペクトラムの、同じ帯域内の適用さ
れた励起に対する比のような、他の測値も、良い予測子
のように思われる。この比は「利得関数」と呼ばれる。
ピーク振幅及びこのような利得関数の下方の面積も、予
測子として使用可能である。更に、これらの種々の予測
子は、更に高信頼度の予測子を実現するために、タンデ
ムに用いてもよい。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の前述した日的並びに他の
記述されない日的、利点及び特徴は、以下の詳細な説明
及びここに添付された請求の範囲を添付図面との関係に
おいて読むことによって一層明らかとなるであろう。図
１には、本方法の基本的な工程が、概略的なフロー図に
よって図示されている。符号２によって示した第１工程
は、超音波信号の発生、管理及び測定を実行するための
適切な装置を供与することを要求する。図４について後
に一層詳細に説明するこの装置は、一般に、超音波（例
えばパルス）発生器、１対の変換器及び信号検出‐分析
ユニットから成っている。広帯域波形発生器は、約１０
０ＫＨｚから約３ＭＨｚのエネルギー成分を含む音のパ
ルスを約２×１０^-6秒の間前記変換器のうちの１つから
発生させるために、ブロック４に示すように設けられて
いる。代表的な装置（後述する）からの励振のスペクト
ルは、第２図に示されている。このスペクトル全体に旦
って信号の振幅及び出力が変動可能なことに注意された
い（この理由により、約２５０ＫＨｚ及び２．５ＭＨｚ
の別々の狭帯域信号を、前述したように、別の方法とし
て用いてもよい）。パルスの発生は、データ取得システ
ムによって記録され、このシステムは、磁気ディスク又
は他の記録保存可能な媒体上にそれを記憶させる。これ
を陰極線管又は他の適当な表示装置上に表示してもよ
い。次のステップ６は、受信変換器においての音響励振
のモニタリングを含む。これらの励振は、背景ノイズ
と、骨及び軟組織を経て伝送される第１到来信号と、骨
及び軟組織を経て伝送される第２到来信号とを含む。ス
テップ６は、音響励振に対応する電子信号を発生させ、
データ取得システムによるこれらの励振信号の受信の記
録を記憶させ、同一の陰極線管表示部上にこれらの信号
の受信の記録を表示することを含む。ステップ７では、
ステップ４及び６から得た受信信号は（アナログ又はデ
ジタル濾波及び種々の計算を含みうる各種の技法によっ
て）、処理され、２以上の誘導された測定を発生させ
る。これらの誘導された測定は、次に、患者を類別化す
る因子、例えば、限定的にではないが、年令、性、人種
及び患者の骨の状態に対して受信信号特性を相関させる
情報データベースと比較される。ステップ４〜６を数回
反復してその結果を平均することによって、ランダムな
ノズルによる誤差を減少させることが好ましいが、これ
は、不可欠ではない。

【００２６】患者の軟組織及び骨は、部分的には、その
伝送特性が周波数の関数として変化する複雑なネットワ
ークのように作用する。患者を通過する時の超音波入力
励振の結果する変更は、受信側の変換器において、大き
く変更されたスペクトルを供与する。このスペクトル
は、異なる時において到来する少くとも２つの別々のパ
ルス又は信号を含んでいる。原初の伝送される超音波信
号に対して比較されると共に相互に対しても比較される
これらのパルスの特性の、アナログ処理手段又はデジタ
ル処理手段による評価によって、患者の骨の状態につい
ての情報が得られる。評価すべき特性には、限定的にで
はないが、周波数、振幅及び位相が含まれる。

【００２７】患者を通って伝搬される時に生ずる超音波
励振の複雑な変化は、未だ十分には理解されていない。
現在のところ、膝蓋骨については、問題の周波数スペク
トルにおいて、比較的高い周波数成分は、骨を覆う軟組
織を経て漏れモードとして通過し、比較的低い周波数成
分は、比較的密な骨の中の並行な経路に沿って伝搬され
る。より詳細には、膝蓋骨については、比較的低い周波
数信号は、平面の直下の比較的密な皮質下骨層中を伝搬
されるものと思われる。この骨の経路は、加えられた超
音波パルスの高周波成分を著しく減衰させる。他の骨に
ついての変化は、それほどよく理解されていない。

【００２８】本発明の第１実施例（図３、図４参照）に
よれば、変換器は、デジタルカリパス装置３８に取付け
られている。カリパスは、評価しようとする骨の部分の
回りに、変換器が患者の周囲の皮膚と接触した状態にお
いて閉ざされる。変換器と皮膚との間の超音波エネルギ
の結合は、インピーダンス整合ゲル又は他の同様の材料
によって容易にされる。励振が発信され受信される時
に、キャリパーは、ブロック８によって示すように、パ
ルスの通った距離（即ち、変換器の向い合う表面の間の
距離）を自動的に測定する。伝送データ及び励振データ
が記録された後、テンプレート信号が、１０によって示
したように供給される。この信号は、受信側の変換器に
おいての励振に対応する信号に、相互相関機能によって
整合される。相互相関機能の評価によって、ベースライ
ン信号を形成するノイズのろ波が可能となるので、パル
スの正確な到来時間をピンポイントすることが容易とな
る（ブロック１２）。今や、１２からのパルス走行の経
過時間と、８からの走行距離との両方が知られたので、
骨及び最小限度の周囲の軟組織を通る超音波パルスの平
均速度を計算することができる（ブロック１４）。

【００２９】通常は骨の多い個所である膝蓋骨のところ
にも、悪者によっては、少くない量の軟かい組織の存在
することがあるので、軟組織の効果を除くために、速度
測定を修正したり調節したりすることが有用となる。本
発明に従って、患者の身長‐体重比に関係した因子を使
用することができる。速度の測定は、別の方法として、
前出の米国特許第４８６１１５４号（引照によって本明
細書の一部分となる）により詳細に記載されている。よ
り複雑なエコー技術に従って、患者の軟組織について調
節したり修正したりすることができる。この方法は、軟
細織と骨との界面を信号が横切る際に超音波エネルギの
一部分が骨から反射されるという事実を利用している。
各々の変換器から超音波パルスを発信し、反射エコーパ
ルスを受信するまでの時間を測定することによって、超
音波信号経路の各々の先端において骨を覆う軟組織の厚
みを測定することができる。この技法には、両方の変換
器から超音波パルスを発信して両方の変換器においての
励振をモニタすることのできる装置が必要となる。軟組
織を通る超音波の速度は既知であり、約１５５０ｍ／秒
である。従って、超音波エコー発信の記録のチェックに
よって、超音波パルスが軟組織を通過し、骨から反射さ
れ、発信側変換器に戻るまでの時間が、各々の変換器に
ついて得られる。この走行の間の速度を知ることによっ
て、経路の長さも定めることができる。軟組織を通るこ
の経路の長さを変換器の間の全距離から引算すると、骨
を通った距離が求められる。また骨を通る伝搬時間も、
前記のようにして定めた軟組織を通る走行に要した時間
を測定された時間から引算することによって計算され
る。

【００３０】２つの変換器の間において測定される距離
も、標準的な「皮膚フォルド」試験によって得た因子に
よって、患者の軟組織特性に関連して正規化することが
できる。皮膚（スキン）フォルド試験によれば、患者の
いくつかの指定された個所において、これらの個所の軟
組織の皮膚量を、カリパスを用いて測定する。一般大衆
から多量のデータを収集し、皮膚フォルド試験に基づい
て、て、一般的な「肉付き」に従って、人々をランク付
けした。この試験に基づいた指標は、骨及び軟組織を通
って測定された速度を正規化するためにも使用すること
ができた。

【００３１】身長／体重比、皮膚フォルド基準、エコー
技法など、どの方法によって得たものであっても、軟組
織についての調整は、以下に、「軟組織調整因子」と称
される。即ち、測定された絶対速度と、「軟組織調整因
子」とから、軟組織調整速度が、スナップ１８において
定められる。

【００３２】軟組織調整速度は、多くの仕方で使用で
き、第３図には、そのうちの２つの方法が示されてい
る。第１に、調整速度は、広い階層の人々から集めた調
整速度の編集データのエントリーと比較される（２
２）。このデータバンクは、年令その他の患者の特徴
（例えば、性，人種，種族的集団など）及び既知の骨格
の状態に従って組織化することができる。即ち、４０才
の婦人の調整速度が大衆中の４０才の婦人の既知速度の
範囲に含まれれれば、この人は健康な骨をもっていると
言えよう。その逆に、調整された速度が、健康な６０才
の婦人に通常組合される範囲に入っている場合は、異常
な状態である確率は実質的に高く、予防上及びリハビリ
テーション上の処置を開始することが賢明であろう。

【００３３】調整速度は、検査中の患者について行なっ
た以前の測定及び将来の測定と比較することもできる
（ステップ２６）。この計画の下では、何年かに亘って
１人の個人について測定が行なわれよう（ステップ２
４）。超音波速度の際立った変化は、骨の状態の際立っ
た変化を表わすものとなろう。骨の状態の変化の方向に
依存して、患者の健康が回復途上にあるか又は悪化して
いるかを定めることができよう（ステップ２８）。

【００３４】次に、図４を参照して、本方法を実施する
のに適した装置について詳細に説明する。各々の変換器
４０、４２は、広帯域高周波数超音波パルスを発信する
ことができる。０２２５４ マサチューセッツ州ワルサ
ム，クレセント通り ２２１，パナメトリックス社によ
って製造された変換器例えばパナメトリックスモデルＡ
５３３Ｓトランスジューサを使用して、良い結果が得ら
れた。これは２．２５ＭＨz変換器として表わされる。
２．２５ＭＨz は、いくつかの理由によって、望ましい
基本周波数である。第１に、この周波数において超音波
を送受信しうる変換器は、比較的小形であり、直径が
２．５４cm（１インチ）の約 １／３ である。そのた
め、これらの変換器は、患者の身体のいろいろの部分に
好都合に係合させることができる。第２に、周波数は、
少くとも１×１０^-6秒の短い時間の測定値を解像しうる
装置の感度が得られるように、十分に高い値としなけれ
ばならない。これは、少くとも１MHzの周波数を必要と
する。比較的高周波数の装置は、比較的低周波数の装置
に比べて、時間測定値の解像能力がより高くなる。不幸
なことに、周波数が高すぎると、受信側変換器において
受信される信号の振幅は、骨の内部又は周囲の境界面に
おいての反射によって相当に減衰する。本発明者らは、
約２．５ＭＨzの基本周波数が、感度と発信振幅との競
合する配慮の間の妥当な調和点を与えることを見出し
た。第２図を参照して、前述した変換器によって送出さ
れる信号のスペクトルが示されている。理解されるよう
に、このスペクトルは、約１００kHzから約３MHzまでの
実質的なエネルギ成分を含んでいる。この広汎なスペク
トルが望ましいのは、骨を経て伝送される信号が、３０
０kHz付近の周波数において際立ったエネルギーをも
ち、軟組織を経て伝送される信号が、２．５MHz付近の
周波数において際立ったエネルギーをもつためであり、
そのため、変換器‐信号発生器５２は、両方の周波数域
において動作可能とすべきである。これら２つの伝送
（即ち、骨及び軟組織）は、実質的に独立しているの
で、別々の周波数において動作する複数の狭帯域ソース
又は単一の広帯域ソースによって励振された狭帯域変換
器によって、同様の結果が得られる。

【００３５】変換器（複数）は、０２１６６ マサチュ
ーセッツ州ニュートン，６６０‐・ストリート，フレッ
ド・Ｖ・フロウラー社によって、モデル名“ウルトラ‐
カル”の下に市販されている自動電子デジタルバーニア
カリパス３８上に取付けられる。バーニアカリパスは、
固定のアーム４４と可動のアーム４６とを備えている。
可動のアーム４６が支持アーム４８に沿って移動する
と、変換器面４４’、４６’の間の距離が表示部５０上
に表示される。このカリパスの構造は、開示された発明
にとって大切ではなく、普通のバーニアカリパスを用い
てもよい。しかしその場台には、距離の値を手動で読出
して記録すると共に、この距離をデータ処理装置に手動
で読込むことが必要となろう。

【００３６】使用に当り、送信側の変換器４０と受信側
の変換器４２とは、患者の身体の骨部分６０、好ましく
は膝蓋骨の両側の表面上に当接させる。パルス発生器５
２は、持続時間が約２×１０^-6秒のパルスを発生させ
る。このパルスは、電気接続部５４を経て、発信側変換
器４０に転送される。それと同時に、電気接続部５６に
沿って発信信号がデータ取得システム５８に転送され、
発信信号の送出を指示する。この信号は、送出時を記録
するために、信号処理装置によって使用される。ブータ
取得システムについては、マサチューセッツ州ピーボデ
ィ，アナロジックス・コーポレイションのデータ・プレ
シジョン・ディビジョンによって製造された「データ６
０００」を使用して、良好な結果が得られた。パルス
は、測定される部分６０を通過し、受信側の変換器４２
によって受信される。受信側の変換器４２は、導線６２
を経てデータ取得システム５９に電気的に転送される信
号を送出する。これらの信号は、変換器４２によって受
信される超音波パルスに対応している。

【００３７】データ取得システム５８は、それが受信す
る信号の振幅を記憶すると共に、標準型のＣＲＴ表示部
６４上に、時間変化振幅を表示することができる。デー
タ取得システムは、図４に略示したように、データ計算
手段６６を備えている。カリパス８８によって測定し
た、変換器面４４’，４６’の間の距離を表わす信号
は、後述するように、後のステップにおいて使用するた
めに、電気接続部６８を経て、コンピューター６６に転
送されている。

【００３８】次の図である図５には、後述する「整合さ
れた炉波」の相互相関技法が適用される前の受信側変換
器が受けた典型的な応答が略示されている。図５におい
て、ディスプレイは、６４により示されている。水平軸
線は、経過した時間を表わしている。原点から楕円６４
４の終点までの時間は、１５−２０×１０‐⁶秒のオー
ダーである。垂直軸線は、受信信号の振幅を表わしてい
る。

【００３９】円６４２中に示された信号の部分は、「メ
イン・バング」と称され、送出パルスの記録を形成す
る。大体において楕円６４４ に囲まれた信号部分は、
受信側の変換器によって受信されたベースラインノイズ
である。楕円６４６ によって示された信号部分は、送
出パルスの結果として骨及び軟組織を通過する信号が受
信側変換器によって最初に受信されたことを表わしてい
る。この受信された信号は、２つの識別可能な成分から
成っている。これらは、最初に到来する低周波信号と、
それに続く、後に到来する高周波信号である（これら
は、それぞれ「受信された第１の識別可能な成分」及び
「受信された第２の識別可能な成分」と称することがで
きる。或る数（例えば１６以上）の別々の初パルスから
受信信号の振幅を平均化することが特に好ましい。ラン
ダムな信号例えばノイズは平均化によって零になる傾向
をもっている。

【００４０】図５の略図によって明らかなように、信号
６４６がベースラインノイズ６４４から出る時間を正確
に定めることは困難である。到来時間を定める際の誤差
が、１×１０^-6秒のように大きいと、速度の計算の誤差
（誤り）が１０％と非常に大きくなることがある。この
誤差量による測定は、有用であっても、この誤差を可能
な限り除去する（又は少くとも最小とする）ことがもち
ろん望ましい。

【００４１】幸いに、誤り訂正法が開発されている。こ
れは、例えばワイリー社から１９６０年に出版された、
Ｙ．Ｗ．リー著「通信の統計理論」のような、種々の刊
行物に、十分に記載されている。誤り訂正方法は、図６
に略示されている。一般に、ベースラインノイズは、信
号の平均化及び相互相関によって、受信信号の表示から
炉去される。骨を経て受信される平均化された第１到来
信号の形状に相当な程度まで整合されたテンプレート信
号が供給される。以下において明らかとなるように、骨
を通る受信信号の前縁にテンプレートが正確に同一であ
ることは必要ではなく、単に類似していることが必要で
ある。テンプレートは、その患者について受信された支
配的なフーリエ成分の適切なサイクル数を取ることによ
って、例えば取得される。好ましくは、２つのテンプレ
ート信号が使用され、その１つは、骨を通る伝送に所属
し、第２のものは、軟組織を通る伝送に所属する。後者
の信号は、標準的な信号でありうるが、その理由は、軟
組織を通る超音波の速度と軟組織の周波数応答とが患者
ごとにほとんど相違しないためである。テンプレート内
の或る適切な数のサンプル点を与えるために、２つの異
なったテンプレート信号について２つの別々のサンプリ
ング間隔及び／又はサンプリング率を用いることが時に
望ましい。信号の或るわずかな部分、例えば１サイクル
の１８０°分が保持される。相互相関関数Ｃ(d)は、

【数１】 として定義される。

【００４２】関数F（t）は、図６に示すように、受信側
変換器によって受信された信号である。関数G（t‐d）
は、原点の付近においてのみ非零のテンプレート信号で
ある。骨を通る信号の到達時点をピンポイントするため
に、時間が零から無限に及ぶ積分を行なう。次に“ｄ”
が零から無限大に及ぶ間のこの積分の第１極値を選定す
る。

【００４３】Ｃ（ｄ）の絶対値が、人為信号に特有の或
る閾値を超える第１極大値を超過した時点６４８ は、
後述する場合を除いては、信号が最初に到達した時であ
る。これは次のことによって生ずる。伝送パルスを最初
に受信するまでは、関数Ｆ（ｔ）は、主要バングとベー
スライン６４４との急速に振動する信号から成ってい
る。これらの信号は一般に約２MHz において振動する。
その逆に、骨梁にとって適切なテンプレート信号は、
３．８×１０^-6秒の周期をもち、従って周波数は８８０
Hzである。主要なバング及びベースラインのノイズは、
正から負に変化するので、２つの関数Ｆ（ｔ）及びＧ
（ｔ−ｄ）の積の積分は、高速振動の全ての時において
零となる。テンプレートＧ（ｔ−ｄ）及びＦ（ｔ）（今
や伝送パルスからの信号から主に成っている）である相
互相関関数の積が非零値をもつのは、伝送パルスが到達
（時点６４８）するまでは起こらない。受信信号がテン
プレートに最も近い値となる時に、この積は、極大値と
なる。主要なバングが第２図の広帯域波形をもつ代りに
複数の別々の信号から成る場合に対応した状態となる。

【００４４】前述したように、相互相関関数の極大値が
第１到来パルスの到来と合致しないいくつかの場合があ
る。これらは、第１到来パルスの振幅がテンプレートに
対して逆の符号になっている場合である。例えば、第１
到来信号が負の場合に骨信号の正の区分からテンプレー
トが選ばれている場合である。これらの場合は、相互相
関関数が最大値の前に比較的大きな負のエクスカーショ
ンをもつことを認識することによって容易に識別でき
る。この場合には、第１到来パルスの到来は、大きな負
のエクスカーションにおいて表わされる。負のテンプレ
ートをもったものと正のテンプレートをもったものとの
２つの相互相関関数を実行し、観察された結果に基づい
た適切な保存すべき記録を選択することによって、より
正確な測定を行ないうる。また、相互相関関数を平方し
てもよく、この場合には、結果関数の極大値は、第１到
来パルスの到来と合致する。テンプレートＧ（ｔ−ｄ）
をＣ（ｔ）と組合せてＣ'（ｄ）を得るように、整合炉
波のプロセスを１回以上実行することも時には望まし
い。

【００４５】この信号整合形態は、前述したデータ取得
方式によって自動的に実現することができる。この整合
ろ波は、患者の診察の時には行なわずに、記憶されたデ
ータについて後に行なってもよい。相互相関関数が極大
にされ、信号伝播の経過時間が定められた後、以前に測
定された変換器の間の距離を経過時間で割算することに
よって、速度を計算することができる。

【００４６】変換器間の経路を通る平均速度を定めた
ら、骨を囲む軟細織を通る超音波パルスの通過の効果を
除くことが適切である。それは、１つの変換器から次の
変換器へのパルスの通過時間には、超音波パルスが骨を
通過している時間と、超音波パルスが骨を囲む軟組織を
通過している時間とが含まれるからである。更に、超音
波パルスの走行距離には、骨を通る距離と、骨の両側の
軟組織を通る距離とが含まれる。軟組織を通るこの通過
遅延を勘案しえないと、単に走行距離を時間で割算する
ことによる速度の計算の精度が低下する。骨梁の状態を
検査し、骨粗鬆症についてテストするためには、膝蓋骨
が、人体の中で非常に良い場合であることが、実験によ
って示された。膝蓋骨は、軟組織を実質的に含まない人
体の部分である。また膝蓋骨は、ほとんど梁骨（骨粗鬆
症の効果が最も早く且つ最も深刻に感じられる形態の
骨）から成っている。本発明者らは、脛骨稜は、骨腫の
状態を調べるための人体の中の良好な場所であると考え
る。

【００４７】前述したように、膝蓋骨及び脛骨稜におい
て測定することに利点があっても、これらの個所におい
ての多量の軟組織の存在は、結果に多少とも影響する。
従って、患者の特定の軟組織の状態について調整するこ
とによって、速度の測定値を修正することが適切であ
る。前述したように、これらの方法には、エコー技法、
スキンフォルド試験及び身長／体重の比較が含まれる。
どの方法によって計算した速度も、「調節された骨速
度」と呼ばれる。調節された骨速度が１度定められた
ら、この値を用いて、患者の骨格状態を評価することが
できる。これは、広い範囲の公衆から得た調節された骨
速度に前記の調節された骨速度を比較することによって
行なうことができる。理想的には、調節された骨速度の
一般的なデータベースは年令及び他の特性の範囲につい
て分類し、或る年令及び特徴の健康な人の典型値が知ら
れるようにする。このデータベースは、通常よりも多孔
質なものから通常よりも密なものまでの、骨密度の状態
のスペクトルに対応する一連の速度を、各々の年令又は
年令群について含んでいてもよい。患者の調節された骨
の速度を彼らの年令に対する調節された骨速度のすぺく
とらむと比較することによって、患者の相対的な骨の状
態を定めることができる。また、或る個人が、骨粗鬆症
の疑いがあったり、その治療を受けている場合、同じ患
者の以前の測定値に、特定の測定値を比較することがで
きる。これらの測定値は、系列的な測定として知られ
る。これにより、その進行又は劣化を図式化し、また治
療することができる。

【００４８】伝送された波形の振幅の形状に基づいて患
者の骨の状態を評価することも、本発明の方法の１つの
特徴である。受信された超音波パルスの波形の形状は、
患者の骨格の状態及び密度についての貴重な情報を含ん
でいる。本発明者らは、健康な患者の場合に、受信変換
器に最初に到達する膝蓋骨を通る信号の形状が、約３０
０kHzの周波数のｒｍｓベースラインノイズの２倍以上
の、形状の定まった振動の第２部分と、２．５MHzに近
い非常に高振幅‐高周波数の振動とによってほぼ特徴付
けられるこ，とを見出した。図７に骨信号のこの形状を
示す。図７において、健康な骨を通過した信号は、“７
０” により示される。図８において、病気の骨を通過
した信号（「病信号」は、“８０”により示される。こ
の図からわかるように、病信号は、高周波数‐高振幅に
おいて開始する、ほぼ形状の定まっていない振動におい
て到来する。

【００４９】波形の形状のこの変化に内在する機構と波
形の意味とは、十分には理解されていない。形状の定ま
った低周波信号は、縦波又は圧縮波を示し、高周波‐高
振幅振動は横波又はせん断波である。縦波は、伝播方向
と平行な方向の媒体の振動から結果し、せん断波は、伝
播方向と直角の振動の実証である。縦波は一般に横波よ
りも高速である。しかし骨粗鬆症においては、梁骨部分
を通る圧縮超音波パルスの走行路は、より多く制限され
ており、従って、梁骨形成物の終端と介在する流体ポケ
ットとによって中断されると考えられる。媒体において
のこれらの不連続は、骨の弾力を変更させ、超音波パル
スに合体されたエネルギーの放散を生ずるので、骨粗髪
症の患者の場合、圧縮超音波パルスの振幅は減少する。

【００５０】また、変換器が頭部波及びせん断波を開始
（即ち送出）するようにしてもよい。これらの波とそれ
らが誘起する別の波との伝播速度は、変換器の間の骨の
状態及び性状についての別の情報も供与する。或る骨は
多くの異なったモードで励起されうる。関心のある骨の
特性（例えば、多孔性、密度及び弾性）について特に敏
感な伝送のモードを見出すことが目標である。

【００５１】これらの他の波形式を発生するために、図
４の構成以外の仕方で送受信変換器を形成してもよい。
変換器の斜めの配置又は正常の配置が望ましい。例え
ば、頭部波を発生させるためには、骨に対向する骨の同
じ側に変換器を隔だててもよい。従って、本発明は（互
いに向い合う平行に隔だてられた変換器の）、図４の構
成には限定されない。連続波信号がパルス信号の代りに
投入される場合、信号処理は、変更される。適切な信号
処理は、例えば、引用によってここに組込まれるＲ．
Ｂ．アッシュマン等の「骨腫の弾性特性測定のための連
続波技法」第１７巻，３４９‐３６１頁（１９８４）に
示されるように、当業者には既知である。

【００５２】本発明の第２実施形態によれば、本発明者
らは、低周波振動と高周波振動とが異なった時点に到達
することを利用して、変換器の分離と関係なく、この分
離の測定を必要としない測定技法を見出した。前述した
ようにこの例では、変換器を支持し位置決めしてこれら
を患者に対してしっかりと保持するための何らかの機構
はなお使用する必要はあるとしても、デジタルカリパス
８８は割愛しうる。この目的のために同じカリパスを使
用してもよいが、そのデジタル出力は不要である。その
他については、この装置は、図４のものと同じである。
従って、この例と前記の例との主な差異は、ハードウェ
アにあるのではなく、受信変換器４２に到来する信号の
処理にある。

【００５３】この処理は、図９に示されている。第１
に、従来の技法を用いて、受信信号のフーリエ変換を計
算する（ステップ１０２）。次に、１ＭＨｚ より高い
全ての周波数を除き（ステップ１０４）、２ ＭＨｚ よ
り低い全ての周波数を除く（ステップ１０６）２つの逆
変換を行なう。これらの逆変換は、図１０のＡおよびＢ
の信号とを生ずる（これら２つの信号は、受信信号の第
１及び第２の受信された識別可能な成分と呼ばれる）。
周波数信号と時間域低周波信号との周波数分離によっ
て、１つだけの広帯域パルスではなく、同時にか又は連
続的に送出される２以上の帯域制限パルスによって骨を
附勢することによって、均等の結果が得られる。即ち、
低周波レスポンスと高周波レスポンスとは、異なった時
又は同時に測定しうる。受信信号を「組織」成分と
「骨」成分とに分離するために炉波（アナログ又はデジ
タル）を用いてもよい。変換がさげられ、しかもほぼ均
等の結果が得られるので、これは、信号処理を簡略にす
る。これらの代表的な処理の代りに、種々のスペクトル
の推定技法を用いてもよい。

【００５４】時間領域高周波信号と時間領域低周波数と
の選定された特性間の関係を評価（ステップ１０８）し
て骨の状態の指示を得る。この評価は種々の測定を含み
うる。例えば、低周波パルス成分１１２と高周波パルス
成分１１４との第１到来時の比を取ると、骨粗鬆症のよ
い診断予知がえられると考えられる。図１１は、しの比
の平均と、骨粗鬆症、正常及びスポーツマン（即ち、走
者）の３つのカテゴリーに予め分類された４７人の婦人
のサンプリングの分布の標準偏差を表の形で示してい
る。このデータへの周知の「ｔ分布」の適用は、９８％
の信頼度レベルまで、「正常な患者」のグループと骨粗
鬆症の患者のグループとが、前記の比によって識別され
ることを示す。このように、計算された比を１以上の所
定の閾値と比較し、患者の試験の結果を、その患者が異
常な骨の状態をもつ対応した可能性に組合されたカテゴ
リー中に入れることができる。いろいろの閾値（条件可
能性レンズ範囲）は、全部の患者について同一でなくて
もよい。異なるる年令、性、人種又は他の特徴をもった
患者についているいろいろの異なった閾値を使用しう
る。

【００５５】同様に、或る期間の間に患者について得た
測定値の予測子の変化率についての異なったレベルの信
頼又は条件可能性を設定しうる。即ち、１年間にｘ％の
割合で予測子が単調に変化する患者は、骨粗鬆症である
こと又はなることのｙ％の機会をもっと言える。適切な
信頼度レベル仕分け及びその閾値の設定は、多数の患者
の試験と結果の普通の統計的分析とを単に必要とする直
裁な訓練である。

【００５６】第１到来時間の比を用いる代りに、本発明
者らは、受信信号の出力スペクトルを励起の出力スペク
トルで除算した周波数依存利得関数を骨の状態の評価子
として使用することによって良い成果が得られることを
見出した。しかし、分母には零がありうるので、単純な
除算を行なう代りに、高周波成分による低周波成分のデ
コンポリューションを近似すると共にノイズ及びこれら
の零を補償する関数を励起法により形成することが望ま
しい。この関数は、一例として、ウェイナー炉波によっ
て得られる。又は、利得関数は、各々（例えば、１ＭＨ
ｚより低い部分）の低周波部分に制限することができ
る。これらの利得関数の下方の領域とそのピーク値との
両方は、骨の状態の良好な指示子のように思われる。

【００５７】音響信号の低周波成分と高周波成分とが異
なった時点において到達する事実を更に利用し、例えば
（或るものは低周波成分をもち、他のものは高周波成分
をもつ）、一連のパルスを送出することによって、これ
らの高周波成分と低周波成分とを別々に発生させること
もできる。この可能性に留意して、前記のように使用さ
れた単一の「パルス」は、少くとも１つの低周波パルス
と少くとも１つの高周波パルスとの可能性を含むように
解すべきである。

【００５８】以上の方法の記述は、限定的にでなく、例
示的に解釈すべきである。膝蓋骨は、梁骨の評価及び骨
粗鬆症の診断又はモニターのための人体の好ましい試験
個所として同定されている。脛骨は、コンパクトな骨の
検査にとって有用な結果を与える。骨粗鬆症の観察につ
いての脛骨の結果は、膝骨が梁骨でなく皮質骨（cortic
al bone）から主に成っているため、或る程度制限され
る。そのため、骨粗鬆症の効果は、膝蓋骨及び脊髄のよ
うな梁骨においてほど早くは、脛骨においては感じられ
ない。骨粗鬆症の診断に関係して本方法を以上に説明し
たが、本方法は、他の骨の状態の診断にも使用しうる。
これは、一例として、この方法は歯周炎をひき起こす歯
周骨の欠損を診断し、骨折の治療を評価するためにも使
用しうる。

【００５９】また本発明は、動物の骨の状態にも適用さ
れるが、適用された可聴励起の周波数スペクトルは、動
物に適合するように変更する必要があろう。また、骨粗
鬆症以外の状態を評価する場合に周波数スペクトルを変
更することも時には望ましい。当業者に自明な他のいろ
いろの変更又は改良が可能である。また本発明は、骨の
侵襲試験にも有用でありうる。この目的のために、変換
器を先端に取付けた針を、被検骨と直接に接触するよう
に取付けてもよい。もちろん、この場合、軟組織の調節
が必要となる。従って本発明は、前述の例ではなく、以
下の請求の範囲及び均等物のみによって制限される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の各ステップを一般的に示したフ
ロー図である。

【図２】図４の装置に用いられている変換器から送出さ
れる超音波信号のスペクトラムを示す。

【図３】本発明の方法の第１実施形態によるより特定的
なスナップの連鎖として、図１のステップの構成をより
詳細に示したフロー図である。

【図４】本発明の２つの実施形態の方法を実施するため
に使用可能な装置の略図である（ただし第２実施形態に
ついてはカリパスは不要である）。

【図５】１つの超音波パルスについて受信励起の振幅対
時間の典型的なプロッティングを示した略図である。

【図６】「整合濾波」の方法を略示する。

【図７】健康な骨を通過した後の第１到来波形を略示す
る。

【図８】骨粗鬆症の骨を通過した後の第１到来波形を略
示する。

【図９】本発明の方法の第２実施形態によるより特定的
なスナップの連鎖として、図１のステップ７の構成をよ
り具体的に示すフロー図である。

【図１０】図９の方法によって形成された時間域高周波
波形及び時間域低周波波形を略示する。

【図１１】図８の方法によって得た例示的データを示す
表である。

【符号の説明】

４０ 変換器 ４２ 変換器 ４４ 固定のアーム ４６ 可動のアーム ４８ 支持アーム ５２ 信号発生器 ５８ データ取得システム ６０ 測定される部分 ６６ コンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダッチノースキ，ポール アメリカ合衆国ニューヨーク州10309，ス タテン・アイランド，アイオナ・アベニュ ー 934

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の超音波変換器と第２の超音波変換
   器の間のギャップにおける骨を含む体部を位置決めしそ
   してゲル状物質により促進されて前記変換器を前記体部
   に音響的接触をもたらすように前記ギャップを閉ざす手
   段と、 超音波エネルギを前記第１の変換器から前記体部へ送信
   しそして前記体部を介して通過した超音波エネルギの一
   部を前記第２の変換器により受信し、そして前記送信と
   受信を複数回繰り返して前記体部のための受信信号を生
   成する手段と、 前記受信信号を処理して前記骨の特性に関する計算信号
   を生成する手段と、 少なくとも年齢のグループにより組織された集団のため
   のデータに対して前記計算信号を試験し、各年齢グルー
   プのための前記集団と前記計算信号との間の関係を決定
   する手段と、 前記集団用のデータに対する前記計算信号の前記試験の
   一部に少なくとも基づいて各年齢グループ用の前記集団
   に関係する前記骨の状態を表示する手段と、を含む生体
   における骨の状態を評価する装置。
2. 【請求項２】 前記特性は骨の速度である、請求項１に
   記載の装置。
3. 【請求項３】 前記特性は骨の厚さである、請求項１に
   記載の装置。
4. 【請求項４】 前記特性は骨の密度である、請求項１に
   記載の装置。
5. 【請求項５】 前記特性は骨の弾性である、請求項１に
   記載の装置。
6. 【請求項６】 前記特性は減衰である、請求項１に記載
   の装置。
7. 【請求項７】 前記特性は骨の多孔性である、請求項１
   に記載の装置。
8. 【請求項８】 前記特性は骨の堅さである、請求項１に
   記載の装置。
9. 【請求項９】 前記特性は前記骨の特性の組合わせであ
   る、請求項１に記載の装置。
10. 【請求項１０】 前記計算信号は反射信号である、請求
    項１に記載の装置。
11. 【請求項１１】 前記計算信号は前記送信信号と前記受
    信信号の比較から導かれる、請求項１に記載の装置。
12. 【請求項１２】前記比較は周波数に関する利得の大きさ
    である、請求項１１に記載の装置。